Di madre francese e padre inglese, perfettamente bilingue, l'attore passa la sua infanzia a Londra, trasferendosi poi in Marocco a partire dal 1939. Lavora nel mondo dello spettacolo fin da piccolo, è infatti il 1943 quando intrattiene le trasmissioni radiofoniche di Radio Maroc. Tornato in Francia nel 1947, tramite un'amicizia con Roger Blin, scopre il teatro. Il teatro per Michael Lonsdale sarà la passione più grande della sua vita, accanto ovviamente a quella cinematografica. Al cinema lo si conosce con due nomi diversi o Michel, francesizzazione del suo nome, o con il più corretto Michael. La francesizzazione in Michel è opera dell'attore belga Raymond Rouleau che non riusciva mai a pronunciare il suo nome correttamente.
Lonsdale ha recitato anche a teatro e in diversi film d'autore con registi come Orson Welles, François Truffaut, Jacques Rivette, Louis Malle, Luis Buñuel e Ermanno Olmi.